Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6



 

ИОННОБМЕННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

 

1Общие сведения

Химическая промышленность использует воду в огромных количествах и для самых разнообразных целей. Перед использованием природная вода из водоемов подвергается очистке от различных примесей: взвешенных частиц (песок , глина), растворенных газов (кислорода, диоксида углерода, окислов азота) и солей (сульфатов, хлоридов, бикарбонатов кальция, магния, натрия, калия и др.).

Промышленные водные стоки могут содержать вредные примеси, от которых вода должна быть очищена перед сбрасыванием в водоем.

Ионнообменные способы используются для очистки воды от растворенных веществ, которые в воде могут диссоциировать на ионы (кислоты, щелочи, соли).

Ионообменный способ очистки воды основан на фильтровании воды с диссоциированными примесями через слой зернистых ионообменников , способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде.

Катиониты - сложные комплексы (сульфоуголь, высокомолекулярные смолы) с подвижными ионами

Н , Na , К , NН , способные их обменивать на катионы, содержащиеся в воде . Соответственно катионы обозначаются Н [кат] , Na , К , NН .

Аниониты – высокомолекулярные вещества, содержащие анионы

, способные их обменивать на ионы, содержащиеся в воде. Аниониты - высокомолекулярные вещества, содержащие анионы

,. способные их обменивать на ионы, содержащиеся в воде. Аниониты обозначаются ,

Важными определениями очистки воды являются ее умягчение и обессоливание.

Умягчение воды заключается в выделении из нее ионов Сa , Mg ,Fe , которые в сочетании с анионами HCO .Cl , SO

и др . придают воде жесткость.

Необходимость умягчения воды связана с выпадением в определенных условиях ионов жесткости в виде трудно растворимых осадков на обогреваемых поверхностях

аппаратов (теплообменники, рубашки реакторов, паровые котлы). Эти осадки уменьшают свободное сечение трубопроводов, снижают коэффициент теплопередачи, а в паровых котлах, обогреваемым открытым пламенем, могут привести к прожогу стенок с последующим взрывом.

 

Стр 11

 

Различают временную (карбонатную), постоянную (карбонатную) общую жесткость.

Временная жесткость обусловлена присутствием в воде карбонатов калия и магния , Mg ,которые при нагревании переходят в нерастворимые карбонаты

Сa

2Mg

Постоянная жесткость обусловлена содержанием в воде других (кроме карбонатных) водорастворимых солей кальция и магния CaCl , MgSO . и пр. Эти соли остаются в воде после кипячения используются другие методы.

Общая жесткость- сумма временной и постоянной жесткостей.

Жесткость воды выражается суммой миллиграмм-эквивалентов ионов Ca .и Mg ., содержащихся в 1дм (литре) воды. Один миллиграмм-эквивалент соответствует 20,04 мг ионов Ca или 12,16 мг ионов Mg .

Для умягчения воды используют H или Na

При этом протекают следующие реакции:

 

Ca(HCO ) + H Ca + 2Na HCO

 

MgCl + H Mg + 2HCl

 

CaSO + Na Ca + Na SO

 

MgCl + Na Mg + 2NaCl

 

 

Аналогично из воды могут быть извлечены ионы других металлов.

С течением времени в связи с обратимостью реакций ионообмена ионы жесткости начинают проскакивать через катионитный фильтр, и жесткость умягчаемой воды постепенно вырастает.

При достижении предельно допустимой жесткости

Ж = 0,4 -0,5 мг-экв/дм .

Процесс умягчения протекают, и катионит подвергают регенерации.

Регенерация в зависимости от требуемого иона осуществляется 2-5 % -ными растворами щелочей, кислот или солей:

 

Са + 2NaOH Na + Ca (OH)

Мg + 2HCl H + Mg Cl

Ca + 2NaCl Na + CaCl

 

Выделившиеся при регенерации вещества вымывают из катионита умягченной или обессоленной водой.

 

Стр12

 

Способность катионита обменивать ионы оценивается обменной емкостью катионита. Рабочая обменная емкость катионита Е , мг-экв /дм . определяется по формуле:

 

Е =

 

Где Ж - жесткость исходной воды, мг-экв/дм ;

Ж - предельно допустимая жесткость умягченной воды, мг-экв/дм ;

- объем катионита, дм .

 

Обессоливание воды заключается в выведении из нее всех катионов и анионов растворенных солей. Обессоливание воды методом ионного обмена заключается в последовательном пропускании воды через H и .

 

При этом на катионе обмениваются все катионы солей на ион Н , а на анионите обмениваются все анионы солей на ион OH :

Na ,Ca, Mg(HCO ) , Cl ,SO +H Na ,Ca,Mg + +2НСl+

+ НСl+ + [Aн] , Cl ,SO +H O При достижении в обессоленной воде предельно допустимого содержания НСl , процесс анионообмена останавливают, и анионит подвергаются регенерации, обычно 2-5%-ым раствором NaOH :

 

[Aн] , Cl ,SO +2NaOH + +2 НСl+

Выделившиеся при регенерации анионита кислоты вымывают обессоленной водой.

Способность анионита обменивать анионы оценивается обменной емкостью анионита . Например, рабочая обменная емкость анионита Е моль/дм , по Сl –иону определяется по формуле:

Е = (1.2)

 

Где К- концентрация НСl в воде, поступаемой на , моль/дм ;

К - предельно допустимая концентрация НСl в воде после анионита, моль/дм ;

- количество воды, пропущенной через анионит до получения предельно допускаемой концентрации в ней НСl, дм ;

- объем анионита, дм

 

Cтр 13

 

Цель работы

 

1. Экспериментально изучить процессы умягчения и обеспечения воды на ионообменниках.

2. Определить рабочие обменные емкости катионита и анионита.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.